汽車(chē)節(jié)能技術(shù)論文(2)
汽車(chē)節(jié)能技術(shù)論文
汽車(chē)節(jié)能技術(shù)論文篇二
小議汽車(chē)節(jié)能與環(huán)保技術(shù)
摘要：在汽車(chē)行業(yè)中，減少破壞環(huán)境的汽車(chē)的生產(chǎn)和使用是現(xiàn)在節(jié)能減排的當(dāng)務(wù)之急，而相應(yīng)的互補(bǔ)對(duì)策則是盡可能的開(kāi)發(fā)綠色能源去補(bǔ)充動(dòng)力能源，滿(mǎn)足工業(yè)發(fā)展和人民正常生活的使用和需要。本文主要對(duì)汽車(chē)節(jié)能環(huán)保技術(shù)進(jìn)行了探討分析,可供同行參考。
關(guān)鍵詞：汽車(chē);環(huán)?？刂?節(jié)能技術(shù)
中圖分類(lèi)號(hào)：F407.471 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
隨著汽車(chē)保有量的增加, 汽車(chē)的尾氣污染已經(jīng)成為大氣污染的元兇。因此世界各國(guó)紛紛出臺(tái)更加嚴(yán)厲的排放法規(guī), 而汽車(chē)生產(chǎn)商為了自身發(fā)展, 迎合消費(fèi)者日益增加的環(huán)保意識(shí), 也投入巨大的精力進(jìn)行汽車(chē)環(huán)保方面的研究, 采用了許多新技術(shù)。從環(huán)保技術(shù)的分類(lèi)來(lái)說(shuō), 可以分為在現(xiàn)有燃料(汽油/柴油) 汽車(chē)領(lǐng)域的技術(shù)和在利用新能源開(kāi)發(fā)新汽車(chē)方面的技術(shù)。
1 從汽車(chē)生產(chǎn)設(shè)計(jì)開(kāi)始建立環(huán)保理念
可持續(xù)發(fā)展是人類(lèi)經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐探索和深刻反思形成的突破性共識(shí), 汽車(chē)設(shè)計(jì)也應(yīng)遵循可持續(xù)發(fā)展的原則, 在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段對(duì)其整個(gè)生命周期予以評(píng)價(jià), 最大限度地消除對(duì)制造和使用環(huán)境乃至生態(tài)環(huán)境的不利影響, 并對(duì)產(chǎn)品的可回收性、再生性以及不可回收時(shí)對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的影響予以充分考慮。
1.1 汽車(chē)設(shè)計(jì)者應(yīng)更新觀念樹(shù)立環(huán)保意識(shí)。汽車(chē)開(kāi)發(fā)的傳統(tǒng)方法是以人的需要為中心, 無(wú)視后續(xù)的產(chǎn)品生產(chǎn)及使用過(guò)程中的資源污染和能源消耗以及對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。只有改變這種意識(shí), 樹(shù)立新的觀念, 才能適應(yīng)汽車(chē)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。
1.2 汽車(chē)設(shè)計(jì)應(yīng)選用利于環(huán)保的零部件及機(jī)器總成。( 1) 選用已經(jīng)達(dá)到先進(jìn)排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動(dòng)機(jī)。目前,國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)與國(guó)際上差距較大。( 2) 選擇采用先進(jìn)技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī), 例如選擇采用均質(zhì)稀燃技術(shù)、進(jìn)氣系統(tǒng)改進(jìn)技術(shù)、復(fù)合渦流控制技術(shù)及點(diǎn)火系統(tǒng)改進(jìn)技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)。( 3) 選用已知對(duì)環(huán)境無(wú)污染的汽車(chē)零部件,并將其納入設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)系統(tǒng), 使之成為設(shè)計(jì)基本原則。
1.3 汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)建立相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)國(guó)家及國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)積極制定達(dá)標(biāo)計(jì)劃, 從設(shè)計(jì)源頭開(kāi)始控制好汽車(chē)的環(huán)保指標(biāo)。對(duì)于汽車(chē)排放的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn), 各汽車(chē)企業(yè)及消費(fèi)者有很好的共識(shí), 但是對(duì)于設(shè)計(jì)的選材及加工過(guò)程的環(huán)保要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚無(wú)統(tǒng)一認(rèn)識(shí), 因此重點(diǎn)應(yīng)考慮建立禁止(限制)用材料數(shù)據(jù)庫(kù)及標(biāo)準(zhǔn), 使汽車(chē)設(shè)計(jì)者有的放矢。
2 汽車(chē)工業(yè)制造過(guò)程的環(huán)保控制
汽車(chē)工業(yè)之所以成為一個(gè)支柱型產(chǎn)業(yè), 是因?yàn)槠渖婕暗絿?guó)民經(jīng)濟(jì)尤其是制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域, 例如電子、鋼鐵、機(jī)械、化工、石油等等。正因如此, 汽車(chē)工業(yè)的采購(gòu)與配套需求也成為其他行業(yè)迅速發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。本文所談的制造過(guò)程也就不僅是指汽車(chē)本身的加工及裝配過(guò)程, 還應(yīng)包括配套產(chǎn)品的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
2.1 汽車(chē)制造過(guò)程
眾所周知, 汽車(chē)制造過(guò)程主要包括四大工藝過(guò)程,即鍛壓工藝、鑄造工藝、焊接工藝和涂裝工藝, 另外機(jī)加工工藝也是主要的制造手段之一。諸如此類(lèi)的工藝過(guò)程均包含有因加熱而產(chǎn)生的燃料排放污染, 因工藝介質(zhì)產(chǎn)生的排放污染, 因使用非環(huán)保溶劑作為稀釋劑而造成的空氣污染等等, 應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行控制。
( 1) 使用清潔燃料(例如天然氣)作為鍛、鑄工藝過(guò)程的熱源, 或采取電熱等手段不失為利于環(huán)保的上策; ( 2) 在工藝介質(zhì)方面盡可能減少對(duì)人體、環(huán)境及土地有害的物質(zhì)的使用也是非常重要的措施之一; ( 3)上述工藝過(guò)程中值得一提的是涂裝工藝, 因其歷史悠久正成為汽車(chē)防銹、防腐及外觀美化的重要工藝手段,但確實(shí)存在著油漆材料的更新?lián)Q代問(wèn)題。目前, 涂裝材料仍以溶劑型為主, 其揮發(fā)性較強(qiáng), 尤其是苯類(lèi)溶劑對(duì)人體有副作用。為此, 國(guó)際、國(guó)內(nèi)的涂料生產(chǎn)行業(yè)正在為汽車(chē)工業(yè)開(kāi)發(fā)更新一代的水性涂料, 其在車(chē)身及車(chē)架底漆工藝中的使用正在逐漸擴(kuò)大。汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)改造和技術(shù)進(jìn)步是改變非環(huán)保工藝過(guò)程的必要手段, 只有增強(qiáng)企業(yè)的技術(shù)改造和技術(shù)進(jìn)步能力, 才能使其步入良性循環(huán), 實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
2.2 零部件制造過(guò)程作
汽車(chē)制造企業(yè)40%以上的零部件均為外部采購(gòu),因此僅控制汽車(chē)企業(yè)本身制造過(guò)程的環(huán)保指數(shù)是很難達(dá)到整體要求的, 這就要求汽車(chē)零部件制造商加入到環(huán)境保護(hù)行列中來(lái)。零部件工業(yè)應(yīng)積極采用對(duì)環(huán)境友好的加工工藝, 選擇對(duì)環(huán)境友好的材料, 并為汽車(chē)工業(yè)盡可能多地提供新材料、新技術(shù)的信息, 與汽車(chē)工業(yè)共同發(fā)展。無(wú)論是汽車(chē)制造還是零部件制造, 減少噪聲、振動(dòng)、化學(xué)介質(zhì)、電輻射等的損害, 都是降低污染的重要措施。有理由相信, 這些措施將被越來(lái)越多的人接受并付諸實(shí)施。
3 汽車(chē)節(jié)能技術(shù)
汽車(chē)節(jié)能主要是在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)方面下功夫, 主要是利用電子控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)其理想的工作狀態(tài), 如燃油電子控制噴射技術(shù)、稀薄燃燒技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)燃燒系統(tǒng)、閉環(huán)控制技術(shù)等。當(dāng)前, 汽車(chē)節(jié)能不僅是節(jié)省資源, 也旨在減少對(duì)環(huán)境的污染, 因?yàn)槠?chē)減少了燃料消耗, 也就減少了CO2的排放。
3.1 汽油機(jī)的燃油電子控制噴射技術(shù)
汽油機(jī)燃油電子控制噴射系統(tǒng)不論在任何環(huán)境條件和發(fā)動(dòng)機(jī)處于何種工況下都能精確地控制混合氣的濃度，使汽油得到完全充分的燃燒。這大大降低了廢氣中有害成分的含量，還使發(fā)動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的燃燒經(jīng)濟(jì)性。可對(duì)供油、點(diǎn)火、溫度等進(jìn)行集中控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能提高，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率增加，燃料消耗量降低。還可以使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，在各種工況下都能使汽車(chē)根據(jù)駕駛員的要求正常行駛。此外，由于汽油機(jī)燃油電子控制噴射系統(tǒng)不存在喉管，進(jìn)氣阻力小，不易產(chǎn)生氣阻，向各缸分配汽油均勻等優(yōu)點(diǎn)。
3.2 稀薄燃燒技術(shù)
稀薄燃燒技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，在燃油經(jīng)濟(jì)性方面，稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比大，燃燒循環(huán)更接近定容循環(huán)，因此其熱效率較高，燃油經(jīng)濟(jì)性好。由于稀燃混合氣燃燒溫度低，燃燒產(chǎn)物的離解損失減小，并且降低了與氣缸壁面的傳熱，也使熱效率得以提高。稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)一般不受到高負(fù)荷時(shí)的爆燃極限的限制，可以采用較高壓縮比，這也有利于熱效率的提高。當(dāng)采用稀薄混合氣燃量加小了泵吸損失，這對(duì)火花塞點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性的改善是很明顯的，同時(shí)也可以采用變質(zhì)調(diào)節(jié)，不用節(jié)氣門(mén)或是小節(jié)流，這樣會(huì)大大減小泵吸損失，特別有利于改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷性能。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放方面，隨著空燃比的增加，由于采用稀的混合氣使燃燒溫度降低，NOx 的排放明顯減少，同時(shí)燃燒產(chǎn)物中的氧成分有利于HC 和CO 的氧化，因此，HC 和CO 的排放也減小，然而，隨著空燃比增加到一定程度，由于燃燒速度的降低可能會(huì)使燃燒不完全，HC 的排放會(huì)迅速增加。如果能合理地設(shè)計(jì)緊湊的燃燒室，并組織好空氣運(yùn)動(dòng)使燃燒在短時(shí)間內(nèi)完成，那么三種排放都可以大大減少。
3.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)燃燒系統(tǒng)
設(shè)計(jì)者對(duì)燃燒室的布置位置、燃燒室的形狀以及噴射系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，具體涉及到火花塞的安裝位置、缸蓋和活塞頂?shù)男螤钜约斑M(jìn)排氣門(mén)的數(shù)量和尺寸等一系列問(wèn)題，以此來(lái)改善燃燒情況。
3.4 閉環(huán)控制技術(shù)
電噴發(fā)動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)是ECU(計(jì)算機(jī))、傳感器以及燃油量控制裝置之間的一個(gè)關(guān)系，由于能保證發(fā)動(dòng)機(jī)在理想空燃比附近的工況運(yùn)行，所以車(chē)輛動(dòng)力性很好，還能省油。
4 積極推廣應(yīng)用替代能源實(shí)現(xiàn)環(huán)保
一方面從節(jié)能角度考慮, 尋找石油枯竭之后汽車(chē)的代用燃料; 另一方面從環(huán)保的角度考慮, 尋找排放更干凈的燃料。目前經(jīng)研究并在一定范圍得到推廣應(yīng)用的替代能源主要有天然氣、甲醇、氫氣、電力等。
4.1天然氣
用天然氣作為汽車(chē)燃料已有幾十年的歷史。早期是在天然氣的產(chǎn)地用以代替汽油, 用在公交客車(chē)上, 采用常壓或低壓供氣, 在車(chē)頂背一個(gè)大氣袋, 如我國(guó)四川在20 世紀(jì)60 年代就已應(yīng)用, 在新西蘭、俄羅斯等國(guó)也早已應(yīng)用。現(xiàn)在因天然氣汽車(chē)的排放比較干凈, 與汽油車(chē)相比, 排氣中的HC 和CO 都可大幅度降低, 經(jīng)調(diào)整空燃比也可使NOX 的排放量降低, 所以從環(huán)保的觀點(diǎn)出發(fā), 天然氣汽車(chē)目前得到了比較好的應(yīng)用。
4.2甲醇
甲醇在常溫下為液體, 作為汽車(chē)燃料容易使用。甲醇目前多由天然氣和煤制取, 但也可以通過(guò)生物制取,有著豐富的資源。作為汽車(chē)燃料, 因甲醇分子(CH3OH)本身含氧, 有利于燃燒, 燃燒時(shí)不冒黑煙, 不產(chǎn)生高分子烴, 因此微粒排放物少。排氣中HC 的含量少, CO 的含量與汽油機(jī)差不多,NOX 的排量可以減少。從排放角度看, 它是一種比較好的替代燃料。
4.3氫氣
使用氫氣作為汽車(chē)燃料, 從排放的角度看是最理想的, 排出的絕大部分是水蒸氣, 有害氣體幾乎為零, 可能只有少量的NOX。氫氣也許是今后最有前途的汽車(chē)燃料。氫氣作為汽車(chē)能源有兩種方式: 一種是直接作為燃料燃燒; 另一種是以氫制成燃料電池, 利用產(chǎn)生的電能驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。但目前有些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題還沒(méi)有解決, 制約了它的應(yīng)用。主要問(wèn)題是氫氣安全的高效儲(chǔ)藏和運(yùn)輸方式。目前研究的一種方式是液態(tài)氫儲(chǔ)罐; 另一方式是儲(chǔ)氫合金。儲(chǔ)罐需要真空絕熱, 以保證安全, 成本非常高。利用儲(chǔ)氫合金吸附氫氣, 使用時(shí)加熱釋放氫, 但儲(chǔ)氫合金體積和重量都比較大。各發(fā)達(dá)國(guó)家都在加緊研究氫氣汽車(chē), 有的已有實(shí)驗(yàn)車(chē)在進(jìn)行道路試驗(yàn), 德國(guó)已完成了氫氣汽車(chē)的安全性試驗(yàn)。氫氣汽車(chē)的基礎(chǔ)研究一旦獲得突破, 作為汽車(chē)最理想的燃料, 氫氣燃料的應(yīng)用會(huì)迅速推廣。
4.4電動(dòng)汽車(chē)
電動(dòng)汽車(chē)并不是新的發(fā)明, 其實(shí)以前各國(guó)大城市中的有軌和無(wú)軌電車(chē)就是電動(dòng)車(chē)。后因有軌和無(wú)軌電車(chē)靈活機(jī)動(dòng)性差等原因, 紛紛淘汰。但近些年來(lái), 隨著汽車(chē)數(shù)量的增多, 汽車(chē)污染日益嚴(yán)重, 人們覺(jué)得對(duì)這種無(wú)污染的電車(chē)需要重新認(rèn)識(shí), 有些國(guó)家有恢復(fù)的趨勢(shì); 也有些將這種電車(chē)保留下來(lái), 還有發(fā)展的趨勢(shì)。
本文所說(shuō)的電動(dòng)汽車(chē)是指自帶電源, 由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng), 沒(méi)有軌道和空架電線(xiàn)的汽車(chē)。為解決汽車(chē)的污染問(wèn)題, 電動(dòng)汽車(chē)是目前世界各國(guó)汽車(chē)技術(shù)界研究的熱門(mén)題目。有人說(shuō)電動(dòng)汽車(chē)是綠色汽車(chē), 是零污染汽車(chē), 但也有人持不同意見(jiàn), 認(rèn)為充電供給電動(dòng)汽車(chē)的電能是由發(fā)電廠生產(chǎn)的, 而發(fā)電廠生產(chǎn)電能已經(jīng)造成了污染。所以認(rèn)為電動(dòng)汽車(chē)不能稱(chēng)為零污染汽車(chē)。這無(wú)疑是對(duì)的, 但發(fā)電廠一般都遠(yuǎn)離繁華城區(qū), 因此不會(huì)對(duì)繁華城區(qū)造成污染。另外, 如果發(fā)電廠不是火力發(fā)電廠, 而是水力發(fā)電廠, 那么生產(chǎn)電能的過(guò)程不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
5 結(jié)束語(yǔ)
汽車(chē)環(huán)保問(wèn)題與土地沙漠化、空氣污染、淡水資源短缺、臭氧層破壞以及溫室效應(yīng)等地球問(wèn)題已經(jīng)被大眾所重視。我們只有一個(gè)地球, 我們同在一片藍(lán)天下,保護(hù)好這個(gè)地球是各個(gè)國(guó)家、各個(gè)民族及各個(gè)行業(yè)共同的責(zé)任和愿望, 汽車(chē)工業(yè)環(huán)保水平的提高, 無(wú)疑是使其走上可持續(xù)發(fā)展道路的唯一途徑。汽車(chē)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展必將促進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)、國(guó)際社會(huì)及全人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展。
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